改质沥青的加工工艺及发展前景的可行性研究

第一节 改质沥青的简介

改质沥青是指煤焦油或普通煤沥青经深度加工所得的沥青。常温下为黑色固体，在一定的 温度下凝固成很脆的具有贝壳状断口的固体，呈玻璃相；没有一定的熔点，在一定的熔点范围内熔化，凝固时没有热效应。沥青组分极为复杂，大多数为三环以上的芳香族烃类，还有含氧、氮和硫等元素的杂环化合物和少量高分子炭素物质。（可行性研究）

第二节 改质沥青的加工工艺

热聚法生产改质沥青是以中温沥青为原料，连续用泵送入带有搅拌的反应釜，经过加热反应，析出小分子气体，釜液即为电极沥青。

重质残油改质精制综合流程法生产改质沥青，可以生产软化点为80℃左右，β树脂高达23%以上的任何等级改质沥青，产率比热聚法高10%。

此法是将脱水焦油在反应釜中加压到0.5～2MPa，加热到320～370℃，保持5～20h，使焦油中有用组分，特别是重油组分，以及低沸点不稳定的杂环组分，在反应釜中经过聚合转变成沥青质，从而得到质量最好的改质沥青。

第三节 改质沥青的发展前景

改质沥青由于它具有一系列的优异特性越来越受到人们的重视。世界各国炭-石墨制品所用粘结剂由改质沥青来替代中温煤沥青已达到普及的程度。在我国对改制煤沥青的研制及其在炭-石墨制品的应用也给予相当的重视。在70年代中期就开始用改制煤沥青替代中温沥青试制石墨电极、阳极糊等，并取得了较佳的效果。80年代，随着贵阳铝厂从日本引进的8万t电解铝装置，迫切需要改制煤沥青作预焙阳极和阴极块的粘结剂。青铜峡铝厂也从日本引进了需要改质沥青的铝用碳素制品的生产装置。改制煤沥青的开发与应用受到了人们的关注并取得了较快的发展，有关改质沥青的制造、性能、应用等方面的国内外报导也较多，更可喜的是在原冶金部的重视下制订出了改质沥青的国家标准GB8730-88，这为进一步促进改性煤沥青的生产和扩大应用奠定了良好的基础。

另外，从文献调查中获悉，改质沥青在电炭行业中的应用才起步，主要是开发高质量的航空航天电机用电刷与铁路牵引电机电刷，通过反复试验已取得了较为显著的成绩，一种新型的高质量牵引电机用电刷D374A已问世，这就是采用改质煤沥青作为粘结剂而制得的。可以预见到今后改质沥青在电炭行业中应用也有广阔的前景。

第四节 改质沥青的生产方法

目前，国内外比较有代表性的改质沥青生产方法有：釜式连续加热聚合法、焦油连续加热聚合法、焦油连续加热加压聚合法、热沥青循环聚合法和真空闪蒸法等。国内普遍采用釜式连续加热聚合法。

1  釜式连续加热聚合法

以中温沥青为原料，连续用泵送入带有搅拌器的反应釜，加热至390～400℃，大分子间相互作用，小分子气体析出，釜液即为改质沥青，其软化点和性能指标可通过改变加热温度和沥青在釜内的停留时间来控制。在具体操作过程中，有的通过釜中通入过热蒸汽来进行调质，有的用釜中通入空气进行氧化进行调质。工艺流程有两种：一种是间歇法，中温沥青在卧式釜中加热到一定温度和恒温一定时间后放料，即为改质沥青；另一种是连续法，中温沥青连续不断地从立式釜上部进入第一釜，然后从第一釜下部流至第二釜上部（第二釜比第一釜低400mm)，最后沥青从第二釜下部连续不断地放出（有的厂家采用三釜串联）。前一种方法的工艺简单，不能大规模生产，由于是间歇式操作，质量不易稳定，放料也困难。后一种方法，工艺相对复杂一些，但指标易于控制，中温沥青处理量可大幅提高，这种方法目前在我国被广泛使用。

2  焦油连续加热加压聚合法

此法是将脱水焦油经管式炉加热至390～410℃后进入反应器，焦油在反应器中加压到0.5～1.0MPa，在380～400℃条件下保持5～10h, 使焦油中有用的组分，特别是重油组分以及低沸点不稳定的杂环组分在反应釜中聚合转变成沥青质，从而得到质量较好的改质沥青。此法可生产软化点为85～105℃、β-树脂高达23％以上任何等级的改质沥青，产率比热聚合法高10%，在原西德等发达国家曾广泛应用。此法的优点是工艺过程简单，直接从焦油到改质沥青，降低了操作费用。

3  焦油常压连续加热聚合法

此法是以无水焦油为原料，管式炉加热至385～405℃后进入聚合塔，闪蒸出的油气进入分馏塔，沥青在聚合塔内停留大约5～10h后连续地排出，即为改质沥青。此法的优点是可直接生产80～115℃各种指标的中温沥青、中温改质沥青和高温改质沥青，操作简单、能耗较低。

4  热沥青循环聚合法

热沥青循环聚合法工艺流程。 80～90℃的中温沥青与β-树脂反应器来的370℃的热沥青混合后进入1号管式炉，加热到380℃后再进入β-树脂反应器，沥青在此进行聚合，产生一些β-树脂；一次聚合后的沥青通过β-树脂反应器循环泵一部分进入α-树脂反应器循环系统，与α-树脂反应器底部出来的沥青混合后进入2号管式炉，加热到400℃后再进入α-树脂反应器，沥青在此进行再聚合，生成α-树脂。经过聚合后的沥青从闪蒸塔的中上部进入闪蒸塔进行闪蒸，闪蒸出的油气与从闪蒸塔的中下部进入闪蒸塔的两反应器顶部出来的油气一起进入分馏塔，分离出轻油馏分、三混油馏分、蒽油馏分。闪蒸出油气后的沥青即为改质沥青。该工艺主要优点在于生产运行稳定，改质沥青不含中间相，产品质量较高，适合大规模生产。

5  真空闪蒸法

真空闪蒸法的工艺流程。原料焦油经管式加热炉对流段加热后进入一段蒸发器进行脱水，脱水后的无水焦油用二段泵抽送到管式炉辐射段加热到395～ 400℃后进入二段蒸发器，二段蒸发器顶逸出的油气进入馏分塔。二段蒸发器底部的370～375℃、软化点82～88℃的中温沥青自流人绝对压力为20kPa的真空闪蒸器进行闪蒸。在此，沥青中的轻质馏分再次被蒸发。真空闪蒸器底出来的软化点108～115℃的沥青用沥青泵抽送至沥青高位槽，冷却成型后即为改质沥青。

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